基于单片机的PM25检测仪的设计与实现[范文]

第1章 绪论

1.1课题背景

在空气动力学中将粒子直径小于2.5um的颗粒物被定名为“可入肺颗粒物”，即PM2.5(PM为ParticulateMatter缩写)，之前很长一段时间在国内被称为“飘尘”，直到2013年，PM2.5的中文名称才被“全国科学技术名词审定委员会”正式定为“细颗粒物”。

STC89C52RC引脚图

1.1.1 PM2.5的来源

PM2.5的成分很复杂，并非一种单一的空气污染物而是由许多不同的化学成分组成的一种复合可变的物质。

根据PM2.5的形成特性也将其分为一次颗粒物和二次颗粒物两种。

一次颗粒物就是直接的方式排放到大气中的颗粒物。主要来源包括土壤的扬尘以及各种细菌、微生物等。自然界中的一系列自然灾害事件也可能会将一些细微颗粒物（例如火山喷发产生的火山灰等）输送到大气层中，另外人类在各种工业过程中所进行的化石燃料的燃烧 还有各类交通工具（尤其是柴油发动类的）在运行过程中产生的尾气排放都是一次颗粒物的主要来源。室内空气中一次颗粒物最主要的来源有：环境烟草烟（二手烟），家庭供暖时燃烧煤炭所排放的烟尘以及餐饮烹调过程中产出的油烟等。

二次颗粒物（包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐和半挥发性有机物等）是大气中的气态污染物经过冷凝或者在大气中会通过复杂的大气化学反应生成的，而这些转换过程往往产生于强烈的光化学反应，伴随着臭氧产生并破坏空气环境。

1.1.2 PM2.5的危害

虽然PM2.5粒径很小，肉眼几乎无法分辨，但是其对于人体健康和环境状况造成的危害却不可小觑。

PM2.5对于人体健康的影响

几乎所有的研究结果均显示人体吸入颗粒物将会导致肺炎、气喘等呼吸系统疾病。PM2.5还可能作为携带各种微生物、病毒和致癌物质的载体侵入人体内部，导致心脏系统疾病的恶化，改变肺部的功能和结构，破坏免疫系统，增加人体的患癌率等。人体的生理结构注定了无法抵挡PM2.5的入侵。大量医学研究表明：粒径较大的颗粒物无法通过呼吸道进入人体内部，所以对人体健康损害也较低；而粒径较小的PM2.5则很容易进入人体内部，这些细颗粒物有的被吸入人体后直接进入支气管，有的在鼻腔内沉积，造成各种呼吸系统疾病，严重危害人体的健康状况。此外还有研究指出，高浓度PM2.5形成的雾霾天气还可能导致儿童的不健康生长，引发居民的心理健康问题甚至影响人类的生殖能力遗祸子孙后代。

LCD1602尺寸图

PM2.5对于环境的影响

上个世纪以来，各国环保部门就一直关注着大气中的颗粒物对于大气环境的影响。研究表明：大气中的颗粒物对于大气光学性质的影响程度超过99%，能见度更是与PM2.5的浓度值密切相关。

大气的能见度主要取决于大气中颗粒物对于光的散射和吸收。因为空气分子对光的散射能力微乎其微，所以理论上人们可以在空气中看到距离100km以上的物体，但在实际中大气的能见度远远低于这一数值，其主要原因就是大气中所含的颗粒物。颗粒物对于光的散射降低了物体与背景的对比度，以此来降低空气的能见度。而PM2.5中对于吸收光的效应几乎都是炭黑和含炭黑的颗粒物导致的。相关研究表明：细颗粒物的消光效应非常之高，甚至可以导致一些地区的能见度降低一半以上。

相关数据显示：PM2.5的浓度值和大气能见度相关性高达0.96左右。PM2.5浓度的提升不仅会导致地区空气能见度的降低，增加了交通事故的发生几率，还会影响整个城市的景观和气候，同时造成无形的经济损失。

PM2.5世界范围的危害

世界卫生组织（WHO）指出：世界上大部分发达国家以及多数发展中国家的人口健康正遭受PM2.5的侵害，大气颗粒物的污染甚至会威胁到人类的生命，给全人类的生存敲响了警钟。

据可靠统计，在欧洲，PM2.5每年导致的人口死亡数超过三百万，单单1952年的伦敦毒雾事件就造成至少4000人死亡，数百万人受影响，直接和间接经济损失不计其数，整个欧洲都被PM2.5的恐怖阴霾所笼罩。

而美国的的相关调查数据显示，美国每年由于颗粒物污染造成的死亡人数为两万到五万不等，严重的污染状况已经直接严重威胁到美国居民的健康安全。

1999年日本东京发生了一场在世界范围内备受关注的PM2.5污染事件，东京国道沿线的六百多居民因受汽车尾气排放所害向地方政府索赔，并要求明确限制机动车的尾气排放量，这一事件最后促使日本政府出台了针对颗粒物污染的相关法案。

我国也是一个深受大气污染危害的国家。过去的很长一段时间，我国的国民经济持续走高，已然成为世界第二大经济体。但是经济数字日益增长的代价却是自然环境的破坏和空气状况的不断恶化。 《2010年全球疾病负担评估》宣称：在中国，“空气污染”已经成为国民健康的主要“杀手”，夺走了我国大约一百二十万人的生命并造成超过两千五百万健康寿命年损失。各项骇人听闻的数字都告诉着我们对于PM2.5的预防和治理已经迫在眉睫。而要有效进行PM2.5的防患就必须先对PM2.5采取有效的监督和检测手段。